近日，千山灣礦業實驗室助力鞍鋼集團礦業公司齊大山鐵礦開發出國內首個露天礦智能開采生產平臺，建成了亞洲規模最大、智能化水平最高的露天鐵礦示范基地，隨著技術的成熟，礦山智能開采生產完成了從實驗室驗證到場景落地的關鍵轉變。

實驗室的崛起與使命

近年來，我國礦業企業在推進設備大型化與自動化升級方面取得顯著成效，然而在響應國家降本增效政策要求、提高生產系統協同運作能力以及提升管理效能等方面仍存在諸多挑戰。在此背景下，礦山生產領域迫切需要引入創新理念，開發先進技術與智能化裝備，以此驅動產業向生態化、高效化、智能化方向轉型升級。
 

鞍山礦產資源豐富，在礦業技術和礦業產業領域底蘊厚重，鞍山市和鞍鋼集團聚焦打造國家級綜合性鋼鐵產業基地的戰略目標，全力推進綠色礦山、智慧礦山建設。此時，地方高校“因勢而為”的科研智力支持也不可或缺。“轉型，意味著從低附加值到高附加值，意味著改變粗放、走向集約，作為以冶金特色‘起家’的高校，遼寧科技大學將目光看向冶金產業上游，緊跟政策導向，同政企攜手發力、同向同行，努力為全省高水平科技自立自強貢獻力量。”千山灣礦業實驗室主任、遼科大校長胡軍說。

去年7月，千山灣礦業實驗室在我校正式掛牌運行。該實驗室由鞍山市委、市政府依托中國工程院邵安林院士團隊、北京科技大學、遼寧科技大學，以及鞍鋼集團礦業有限公司等知名企業簽約共建，聚焦礦業領域重大科學問題和前沿技術，圍繞國家、省重大戰略需求和鞍山產業發展需要，重點開展戰略性、前瞻性、基礎性、綜合性科技創新活動。

面對科研創新的迫切需求，實驗室建設首先要解決的“第一要務”便是人，基于學校2023年成立的智慧礦山研究院的科研班底，胡軍意在讓這支團隊既充滿創新活力，又敢啃硬骨頭，于是，他多次往返北京、沈陽等地，在與北科大謀劃實驗室建設的同時，也向智慧礦山研究院客座教授柳小波，以及北科大、東大等礦業領域的青年才俊拋出橄欖枝。

“胡校長的誠摯、遼科大的底蘊，以及礦業發展的美好愿景造就了今天。”千山灣礦業實驗室執行主任、遼科大智慧礦山研究院院長柳小波說。去年，柳小波決定離京，北上鞍山，躬身于實驗室的科技研發與業務拓展之中，并隨即聯合學校相關專業學術團隊進行礦業全流程的科技攻關。

實驗室運營初期，學校黨委高位統籌，成立專門機構，制定專項支持政策，整合校內外各方資源，通過專家論證，圍繞實驗室建設方向、物理空間和基礎設施建設、實驗設備購置、人員配備、研發經費等方面給予實際支持，為團隊良性運轉保駕護航。目前，實驗室整合了如自動礦物參數分析系統、大口徑核磁共振成像分析儀等200余臺套設備，團隊已柔性引進人才11人，近2000平方米的實驗場地即將改造升級完成，同時，鞍山市高新區正高標準規劃占地3平方公里的千山灣科技園，致力于打造一個集研發與創新于一體的礦業實驗室集聚區……雖然實驗室團隊體量處于初期建設階段，但柳小波切實感受到政府、學校給予實驗室的鼎力支持，他打了個比方：“小團隊在大舞臺上‘演出’，壓力的確不小，但正因為這極佳的場地和舞美支持，我們有理由用新技術、新理念呈現好每一次‘演出’。”

合抱之木，生于毫末，今日播下的創新種子，正是明日產業變革的棟梁。“綠色與智能礦山建設是遼寧全面振興、生態文明建設與高質量發展的必然要求。遼科大與千山灣礦業實驗室始終以國家戰略需求為導向，用技術研發與成果轉化落地推動礦業發展轉型升級，用創新探索提升全產業鏈價值。”胡軍說。

露天礦的智能科研攻堅

齊大山鐵礦是鞍鋼集團的主要鐵礦石基地之一。2020年之前，該礦露天礦現場作業以半自動式的機械化為主，開采過程中存在多工序協同難、安全風險高等行業痛點，一定程度上制約了企業的發展步調。了解到企業實際所需，千山灣礦業實驗室團隊很早便開始了研發工作。

智能化的關鍵是要讓機器“看懂”礦山。全流程智能安全開采，核心中樞是智能開采生產平臺，鑒于此，實驗室以遠程調度指揮中心為樞紐，借助5G通信、物聯網、邊緣計算等前沿技術，有序串聯起穿孔、爆破、鏟裝、運輸和礦量驗收五個核心環節，構建了“全流程規劃→多工序智能→多場景聯動”的智能開采模式。例如在智能計劃環節，實驗室通過基于無人機采場礦體邊界精準圈定的遙感測試方法，實現了露天礦采場礦體快速、高效、精準、實時的圈定與區劃；如在爆破環節，團隊研發了基于慣性導航的爆破礦巖運動軌跡跟蹤裝置，搭建出露天礦臺階爆破效果仿真及預測模型，進一步優化了爆破效果的評價方法。

用老百姓的話說，智能就是人少操心費神，讓機器幫人干活。但想要讓機器“看懂”礦山，還得是人打好“前哨”，因地制宜設計好前端工序。在項目進行前期，實驗室團隊經常要走進礦山現場調研，詳細了解開采運營現狀，針對性地提供解決方案，尋找“智聯”之匙。實驗室王連成博士舉例，去年夏天，團隊在礦山鉆機鉆孔環節下了不少功夫，傳統鉆孔工序相對依賴人工經驗，效率低、數據不精準，且伴隨一定安全風險。“牙輪鉆機在作業時伴隨著強烈的振動，常常讓人雙腳發麻，每次鉆孔工作結束，工人們都是滿身灰塵，倘若在夏季作業，工人們的‘體感’可想而知。”王連成說。

對此，團隊展開研討及論證，確定鉆機遠程遙控項目為重點研究內容之一，并對現有鉆機進行系統性改造，增加了感知、決策、控制、安全等多組核心模塊，實現了鉆機精準鉆孔和遠程一拖二智能控制。在降低工人勞動強度、轉變工作環境、精準安全完成工作的同時，這套系統還能根據鉆機工作的參數識別巖性，為后續的爆破智能設計提供數據支持。

“那段時間的確很艱苦，團隊成員長期駐守現場，東北的夏天太陽也挺毒，我們幾個都黑了幾個度，有人后背還曬到脫皮。”實驗室團隊成員張興帆博士笑著回憶，“雖然試驗失敗是常態，但一切都很值得，團隊的研究成果可以很快在這座礦山落地應用，我們感到很自豪。”

經過團隊不停歇的技術攻關，如今，他們已解決了露天礦智能開采關鍵共性技術難題，并通過智能開采生產平臺，將數字地質、開采計劃、穿孔爆破、鏟裝運輸、生產驗收的閉環流程整合，實現了大型金屬露天礦全流程智能安全開采，助力齊大山鐵礦向產業高端化、智能化、綠色化邁進。

征途依舊進行時

記者幾次與團隊成員線上交流時，他們不是在做實驗、開會、調研，就是在去往實驗室、會場、礦山的路上。即便如此，他們仍能將繁忙的工作安排得井井有條，并及時、細致、真摯地回答每一個問題。

成功沒有讓千山灣礦業實驗室團隊停下腳步。

在團隊進行此項目攻關的兩年來，他們一同開展技術研討會50余場，現場調試設備百余次，深入礦山一線超2000小時，調研走進各企業現場雖沒有精確的數字統計，但背后卻是這個團隊“追求卓越、精益求精”的真實寫照。

“我們常與這些外人看來有些冰涼的礦石打交道，然而，走向智能創新未來的路途，卻常存溫熱。”柳小波感慨道。

事實上，實驗室的共同努力得到了回報，在5月27日學校與市科技局共同舉辦的千山灣礦業實驗室成果發布會上，一系列成績“走上臺前”：“地下金屬礦山采掘工程安全高效爆破技術創新與應用”和“低碳智能厚料層燒結關鍵技術研發與應用”兩個項目獲省科技進步獎一等獎；“露天礦安全智能爆破開采關鍵技術與工程示范”項目獲公共安全技術獎一等獎；實驗室加入遼寧省菱鎂資源重點實驗室群；實驗室成員發表100余篇高水平學術論文，授權發明專利6件，國家出版基金資助出版專著1部。此外，實驗室還承辦了第四屆先進顆粒加工技術及應用國際會議；與新疆塔城地區科技局簽訂了戰略合作協議……

在智慧礦山研發領域取得階段性成果的同時，實驗室繼續拓寬視野，開啟了新一輪的創新征途：致力于礦石破碎全流程能量流轉調控技術研究等礦山智能爆破與安全技術的研發；聚焦應用于耐材生產和環保等領域的高性能鎂砂生產技術開發；圍繞電工級高純氧化鎂生產技術研究等開展鎂化工領域的科研攻關……

胡軍表示，未來，千山灣礦業實驗室將始終以打造在礦業技術領域的戰略科技力量為目標，圍繞該領域的關鍵問題與高新技術，高標準構建國內一流的綜合性科創平臺，推動礦業向綠色、高效、可持續方向轉型，努力用自主奮斗的火炬，照亮科技創新的星辰大海。